Схема импульсного стабилизатора на два напряжения (+5 и +12 В) представлена на рис. 1:
Стабилизатор обеспечивает на выходе два напряжения: 5 В, при токе 0,75 А; 12 В при токе около 200 мА. Основное напряжение, формируемое импульсным стабилизатором, является напряжение +5 вольт. Второе напряжение получается за счёт автотрансформаторного включения обмотки II трансформатора Т1.
При включении питания напряжение на конденсаторе С2 и С3 равно нулю, а через резистор R1 начинает протекать ток. Этот ток открывает транзисторы VT1 и VT2, а вследствие чего открываются и транзисторы VT3, VT4. Конденсатор С2 начинает заряжаться током, протекающим через обмотку I трансформатора Т1.
Транзистор VT2, совместно со стабилитроном VD6, отслеживает через эмиттер напряжение на выходе. Когда напряжение на конденсаторах С2, С3 превысит напряжение стабилизации стабилитрона VD6, транзисторы VT1 и VT2 закрываются, в результате чего закрываются и транзисторы VT3, VT4. Диод VD7 защищает транзистор VT4 от отрицательного напряжения самоиндукции обмотки I трансформатора Т1, когда он находится в закрытом состоянии. При достижении напряжения на конденсаторах С2, С3 меньше напряжения стабилизации стабилитрона VD3, процесс повторяется. Частота переключений (импульсов) зависит от быстродействия транзисторов, а также от индуктивности обмотки I трансформатора Т1, как правила она может находиться в пределах от 25 до 80 кГц. Важную роль играет диод VD7, который пропускает через себя отрицательные полуволны с обмотки I трансформатора, и защищает мощный ключевой транзистор от пробоя. Он должен пропустить через себя допустимый ток и иметь очень хорошее быстродействие. Такими свойствами обладают диоды Шотки, которые чаще и применяются в импульсных стабилизаторах напряжения.
Статья "Лабораторный блок питания", была опубликована в журнале Радио за 1980 год №11. По первоисточнику, в 80-ые же годы был изготовлен действующий блок питания, работающий по настоящее время.
Основными преимуществами лабораторного блока питания являются:
- широкий диапазон выходных напряжений (0... ±40 В);
- возможность плавной регулировки напряжений в плечах блока как раздельно, так и симметрично;
- многоступенчатая схема ограничения выходного тока;
- высокий коэффициент стабилизации (2500);
- нечувствительность к короткому замыканию на выходе.
К недостаткам можно отнести – относительно средний максимальный ток нагрузки (1 А) и сложность схемы.
Ниже приведена несколько упрощенная схема лабораторного блока питания на более современной элементной базе и с учетом некоторых публикаций по его усовершенствованию в журналах Радио.
На схеме (Рис.1) сохранена нумерация элементов, как и в оригинале, для того, чтобы она соответствовала позиционному расположению на печатной плате оригинала. Из схемы лабораторного блока питания исключён сдвоенный переключатель S3 ограничителя тока, а так же упрощена измерительная часть устройства.
Изменения на печатной плате приведены на рисунке 2.
Регулируемый стабилизатор напряжения от 0 до 12 вольт и током нагрузки до 1-го ампера представлен на рисунке 1.
Переменное напряжение 12 вольт выпрямляется диодным мостиком VD1…VD4, сглаживается фильтром С1 С2, подается на параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1. Напряжение 12 вольт, выделенное на стабилитроне, приложено к резистору R2. С движка переменного резистора R2 напряжение подается на аналоговый ключ VT1 VT2, включенного по схеме составного транзистора. Степень открытия ключа зависит от положения движка переменного резистора R2, т.е. в нижнем по схеме положении регулятора, напряжение на базе равно нулю и транзисторы VT1 VT2 закрыты, напряжение в нагрузку не поступает. В верхнем по схеме положении регулятора R2, напряжение не базе максимально. Транзисторы открыты полностью, а напряжение с выпрямителя приложено к нагрузке, за исключением падения на переходе коллектор – эмиттер транзистора VT1.
В этой схеме на выходе преобразователя выдается 28 вольт, при входном напряжении 12 вольт, ток нагрузки при этом будет составлять 175 миллиампер.
Другое значение напряжения на выходе повышающего стабилизатора можно получить, изменяя соотношение резисторов R1/R2 по формуле:
Для реализации схемы кроме конденсаторов и сопротивлений необходимы ограничительный диод Шотки типа 1N5819 и дроссель индуктивностью 170 мкГн. Для дросселя можно применить ферритовый Ш – образный сердечник, размером Ш5х5 мм, с зазором 0,5 мм, или горшкообразном феррите диаметром 12 мм. Число витков обмотки составляет 40, провода ПЭВ 0,33.
При изготовлении стабилизированных блоков питания может не оказаться под рукой нужного опорного стабилитрона. При наличии стабилитрона с меньшим напряжением можно воспользоваться приведенной на рис.1. схемой регулируемого стабилитрона.
Принцип работы схемы регулируемого стабилитрона заключается в том, что изменяя смещение в базе транзистора относительно эмиттера, меняется его внутреннее сопротивление, а следовательно подение напряжения на переходе эмиттер-коллектор транзистора. Напряжение стабилитрона и перехода эмиттер-коллектор транзистора складываются.
Нужное напряжение регулируемого стабилитрона подбирается при помощи резистора R1. Для настройки регулируемого стабилитрона временно вместо резистора R1 подключают переменный резистор, номиналом 10 кОм. После установки нужного напряжения, измеряют полученное сопротивление переменного резистора и устанавливают постоянный резистор близкого номинала.
В схеме регулируемого стабилитрона можно применить транзисторы КТ342А, КТ3102А.
